MAX
Подпишись
стань автором. присоединяйся к сообществу!

Кстати, а вы знали, что на «Сделано у нас» статьи публикуют посетители, такие же как и вы? И никакой премодерации, согласований и разрешений! Любой может добавить новость. А лучшие попадут в наш Телеграм @sdelanounas_ru. Подробнее о том как работает наш сайт здесь👈

Источник: file-rf.ru

Поделись позитивом в своих соцсетях

Комментарии 0

Для комментирования необходимо войти на сайт

все комментарии
  • 0
    Нет аватара guest30.05.15 17:54:11

    А на каком этапе теряется 60-65% энергии, низкая эффективность преобразования тепловой энергии в кинетическую?

    #654162 ↑
    • 0
      Нет аватара Worker31.05.15 11:53:06

      60-65% энергии — это энергия парообразования. Турбина снимает энергию, когда есть перепад давления. Но на выходе турбины мы снижаем давление пара до такого значения, когда температура насыщения (кипения) практически равна температуре окружающей среды. То есть дальше снизить давление и оставить воду в газообразном состоянии просто невозможно, пар должен перейти в жидкую фазу. Но чтобы перейти в жидкую фазу, у пара нужно забрать оставшуюся энергию. И забрать эту энергию каким-то способом с преобразованием в электроэнергию не получается, можно только окружающую среду отапливать.

      Фактически энергия у молекул воды есть, но если упрощённо, то эта энергия не поступательного движения, которую можно снять на турбине, а энергия других степеней свободы молекулы: таких как энергия вращения молекулы, колебания атомов друг относительно друга и т. п. Преобразовать энергию парообразования в электричество уже давно многим хочется, но пока ни у кого не вышло.

      Отредактировано: Worker~13:02 31.05.15
      #654262 ↑
      • 0
        Нет аватара guest31.05.15 18:21:33

        Парообразование- это переход из жидкой фазы в газообразную, для этого нужна энергия, но она никуда не девается и переходит в пар (ускоряет в нем движение молекул воды). Проходя через турбину и расширяясь, тепловая энергия пара переходит в кинетическую энергию пара вращая турбину, при этом пар охлаждается. На выходе из турбины мы имеем очень холодный пар с t30C, то есть большую часть энергии он отдает в турбине охлаждаясь со 130 (к примеру) до 30, естественно попутно ее нагревает, но не на 65% своей энергии. Затем пар конденсируется и отправляется обратно в бойлер охлаждаясь ну пусть до 20С, вот эта разница 30С-20С и попадает в окружающую среду, + потери на нагрев турбины, трубопроводов, паропроводов и.т.д. Куда все-таки девается 60-65% энергии непонятно. По таким грубым прикидкам выходит, что на конденсации теряется энергии в 10 раз меньше чем остается в турбине.

        #654337 ↑
        • 0
          Нет аватара Worker01.06.15 19:24:47

          вот эта разница 30С-20С и попадает в окружающую среду…Куда все-таки девается 60-65% энергии непонятно.

          Чтобы это понять необходимо открыть таблицу свойств воды и водяного пара, например справочник Ривкина или современный вариант программа WaterSteamPro.

          Давайте грубо прикинем сколько энергии отдаётся на турбине, а сколько уходит на простое превращение пара в воду.

          Допустим у нас реактор ВВЭР-1000, тогда перед турбиной у нас пар с давлением 6000 кПа. Для простоты оценки считаем, что у нас сухой насыщенный пар без перегрева, тогда энтальпия пара будет равна 2784,6 кДж/кг, а температура его 275,6 °С. Считаем, что на выходе из турбины у нас также сухой насыщенный пар (хотя реально там уже есть немного влаги) с давлением 4 кПа, температурой 29,2 °С и энтальпией 2554,1 кДж/кг. Таким образом, на турбине с каждого килограмма пара мы получим примерно 2784,6 — 2554,1 = 230,5 кДж энергии. Умножаем это значение на расход пара (кг/с) получим мощность турбины.

          После турбины пар попадает в конденсатор и охлаждается до 25 °C. А это значит, что водяной конденсат при давлении 4 кПа будет иметь энтальпию 104,8 кДж/кг (!!!). То есть просто сконденсировав пар мы у каждого килограмма воды отняли 2554,1 — 104,8 = 2449,3 кДж энергии. Итого, КПД «голого» парового цикла, без всяких подогревателей и рекуператоров 230,5/(2784,6-104,8)=8,6%. А ещё есть потери в окружающую среду, в результате, получим ещё меньший КПД. Именно такой КПД и был у первых паровозов.

          Поэтому когда вы написали, что

          По таким грубым прикидкам выходит, что на конденсации теряется энергии в 10 раз меньше чем остается в турбине.

          то ошиблись с точностью до наоборот. На конденсации теряется энергии в 10 раз больше, чем на турбине.

          Однако такой низкий КПД никого не устраивает, поэтому есть промежуточный отбор пара с турбины, который идёт на подогрев конденсата. Для этого используют подогреватели низкого и высокого давления (ПНД и ПВД). Ещё один метод поднятия КПД это увеличить температуру пара на входе в турбину, то есть произвести перегрев пара. Кроме того, производят и промежуточный перегрев пара, то есть на выходе из ступени высокого давления, после охлаждения пара до температуры насыщения пар подогревают, а затем подают на ступень низкого давления. В результате чего и удаётся поднять КПД до 33%. Что по сравнению с 8% смотрится уже не плохо. Всё-так в 4 раза сумели поднять КПД. Но за это приходиться платить дополнительными трубопроводами и теплообменниками, а чем их больше тем дороже строительство. Вот тут и смотрят на баланс, что выгоднее поднять КПД за счёт дополнительного устройства, заплатив за него деньги, или просто охладить пар в градирне.

          #654724 ↑
          • 0
            Нет аватара guest05.06.15 14:49:45

            Спасибо за ответ     Получается, что с космическим реактором все совсем плохо? Очень сильно ограничена масса и габариты, соответственно доступны лишь простые решения, что приводит к низкому КПД, а рассеивать тепло в космосе вообще задача непростая, а в гигаваттах или хотя бы в мегаваттах вообще фантастическая.

            #656285 ↑
            • 0
              Нет аватара Worker05.06.15 18:00:53

              Получается, что с космическим реактором все совсем плохо?

              Скорее сложно.    

              Там действительно не просто получить высокий КПД. Кроме того, преобразование воды в пар и обратно требует дополнительного оборудования, а значит не выгодно по массе. Оптимально использовать газовый цикл, но там проблема в подъёме давления перед турбиной. Подъём давления у жидкости менее энергозатратен, чем у газа, поэтому с водой и проще работать. Газовый цикл отличается и в нём КПД увеличивают подъёмом температуры перед турбиной и давлением газа. Но тут ограничением являются конструкционные материалы. Если бы были материалы выдерживающие температуры в несколько тысяч градусов при высоком давлении, то с КПД вообще не заморачивались бы, он в газовом цикле был бы всегда большой. А так нужно бороться за увеличение рассеивания «лишнего» тепла. В космосе тепло можно убрать только излучением, ведь там нечему отдать тепло, вот поэтому холодильник-излучатель во много раз больше по габаритам самой энергоустановки. И тут возникает ещё и проблема метеоритной опасности. Нужно предусмотреть возможность повреждения части холодильника без потери всего теплоносителя и без остановки энергоустановки. А увеличение длины трубопроводов в холодильнике увеличивает гидравлические потери, что ещё больше снижает КПД.

              Поэтому действительно задача получить мегаватты в космосе весьма нетривиальна. Мегаватты энергии — это гектары холодильника излучателя. До последнего времени мощность космических установок исчислялась киловаттами, но не мегаваттами, да и предпочитали прямое преобразование тепла в электроэнергию с помощью термопар. Там хоть КПД и небольшой, но можно сильно сэкономить на массе и упростить конструкцию, сделать более надёжной, что для космоса весьма ценно. Ведь ремонтников там нет.

              Отредактировано: Worker~19:01 05.06.15
              #656365 ↑